ایالات متحده آمریکا نقشه راهی دارد که در ۲۵ سال آینده سیستم های پیشرانشی باید پیشرفت قابل توجهی داشته باشند تا بتوانند انتظارات صنعت هوایی را برآورده کند. برنامه موتورهای VAATE موتورهای توربینی با نازل های سازگار و IHPTET موتورهای توربینی ادغامی با کارکرد بهینه قادر هستند در آینده تا سال ۲۰۲۵ میزان T/W را تا مقدار ۲۵۰ % افزایش و همچنین میزان SFC (مصرف سوخت ویژه) زا تا میزان ۴۰ % کاهش دهند و همچنین هزینه ساخت را تا ۶۰ % کاهش دهند که در نمودار زیر نشان داده شده است:
همچینی در نمودار زیر نشان داده شده است که تا سال ۲۰۲۵ موتورهای احتراق داخلی و توربینی باید تا میزان ۳۰% از مصرف سوخت را کاهش دهند، باتوجه به سوخت های فعلی میزان مصرف سوخت نباید از کف ۰.۲ پایین تر رود به دلیل ماکزیمم دمای محفظه احتراق اما با استفاده از سوخت های جدید می توان این مقدار کف را تا ۲% کاهش داد با فرض پیشرفت در خنک کاری.
مصرف سوخت ویژه
در نمودار زیر میزان انرژی ذخیره شده به ازای هر واحد از وزن در نظر گرفته شده است ، افزایش این مقدار به معنای وجود باتری هایی با عمر بیشتر می باشد که در نتیجه آن برد و مداومت پروازی هواپیماهای بی سرنشین را افزایش خواهد داد:
نسبت وزن به توان موتور
هواپیمای بدون سرنشین از فرم های مختلفی از پیشرانش بهره می برد که در هواپیماهای معمول چنین امکانی وجود ندارد. برای مثال می توان به پیشران های تغذیه شونده با باتری و انرژی خورشیدی و اسکرم جت ها و همچنین سلول های سوختی و بازوهای شیمیایی و حتی انرژی هسته ای اشاره کرد.
تکنولوژی هایی که در گذشته فقط توسط نیروهای نظامی به کار گرفته می شد امروزه به صورت تجاری در حال پیشرفت است. مهمترین نکته در مورد موتورها، مداوت پروازی آن هاست چراکه این مداومت پروازی عامل تفاوت بین هواپیمای با سرنشین و بدون سرنشین است. دو پارامتر مهم در موتور عبارت است از مصرف سوخت ویژه برای بهینه بودن و توان ویژه برای کارکرد موتور .
برنامه موتورهای ADVENT (موتورهای توربینی با نازل سازگار) به سمت کاهش ۱۰ درصدی مصرف ویژه سوخت تا سال ۲۰۱۵ حرکت می کند و همچنین افزایش ۵۰% نسبت تراست به وزن و همچتین کاهش هزینه تعمیر و نگهداری.
موتورADVENT
مصرف سوخت و بازدهی موتور
در تصویر بالا سمت سوی پهپادهای آینده در زمینه دو پارامتر فوق دیده می شود. یکی از پارامترها توان ویژه موتور می باشد که در موتورهای خورشیدی باید باشیب زیادی پیشرفت داشته باشد و در چند سال آیند ۲ تا ۳ برابر شود. از سوی دیگر سلول هاس سوختی نیز باید توان ویژه خود را به دو برابر افزایش دهند. در کنار این موتورها موتورهای درون سوز با شیب خطی ملایم توان ویژه را افزایش خواهند داد. از نظر تکنولوژی مورد استفاده در پیشرانش نیز دورنمایی به صورت زیر ترسیم شده است:
تکنولوژی های موتور در آینده
در آینده نزدیک استفاده از سلول های سوختی در دستور کار خواهد بود و سپس لیتیوم یون به عنوان تامین کننده نیرو و همچنین موتور های تطبیقی چند منظورهHighly Efficient Embedded Turbine Engine (HEETE) برای افزایش مداومت پرواز مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
برنامه پیشرانش پهپادی در اروپا
همچنین اروپا برای آینده پیشرانشی خود برنامه زیر را دارد:
- کاهش مصرف سوخت بین ۲۰ تا ۳۰ درصد
- کاهش وزن سیستم پیشرانش در حدود ۱۵ تا ۲۵ درصد
- افزایش نسبت پیشرانش به وزن ۲۰ تا ۳۰ درصد
- بهبود ضریب مصرف سوخت ویژه sfc 25 تا ۳۰ درصد
- افزایش پیشرانش توربوپراپ و توربوفن ۲۰ تا ۳۰ درصد
- کاهش NOX به میزان ۲۰ درصد در کوتاه مدت
- کاهش co2 به میزان ۵۰ درصد در بلند مدت
- کاهش nox به میزان ۸۰ درصد در بلند مدت
- کاهش صدای موتور به میزان ۴ تا ۵ دسی بل در کوتاه مدت
- کاهش صدای موتور به میزان ۱۰ دسی بل در بلند مدت
